(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングであって、該ケーシングは第１の表面及び第２の表面を含み、前記第１の表面は前記第２の表面と対向する、ケーシングと、
３次元の（３Ｄ）コントローラであって、
第１のキャップアクチュエータであり、該第１のキャップアクチュエータは第１の曲線的なコントロール表面を含み、該第１の曲線的なコントロール表面の少なくとも一部が前記ケーシングの前記第１の表面を越えて延びる、第１のキャップアクチュエータと、
第２のキャップアクチュエータであり、該第２のキャップアクチュエータは第２の曲線的なコントロール表面を含み、該第２の曲線的なコントロール表面の少なくとも一部が前記ケーシングの前記第２の表面を越えて延び、前記第１の曲線的なコントロール表面は前記第２の曲線的なコントロール表面に整合される、第２のキャップアクチュエータと、
第１のセンサであり、該第１のセンサの４つの象限のいずれかに印加される前記第１のキャップアクチュエータ上の力を検出する、第１のセンサと、
第２のセンサであり、該第２のセンサの４つの象限のいずれかに印加される前記第２のキャップアクチュエータ上の力を検出する、第２のセンサと、
前記第１のキャップアクチュエータに関する回転力を検出する第３のセンサ及び前記第２のキャップアクチュエータに関する回転力を検出する第４のセンサと、
を含む、３Ｄコントローラと、
を含む、装置であって、
当該装置は、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの前記４つの象限について、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサにより検出される力に基づいて６つの自由度のうちの５つについての入力を決定し、前記６つの自由度のうちの５つは、前記第１の表面及び前記第２の表面に対して平行な第１の軸に関する移動と、前記第１の表面及び前記第２の表面に対して平行であり、かつ前記第１の軸に直交する第２の軸に関する移動と、前記第１の表面と前記第２の表面に対して垂直であり、かつ前記第１のキャップアクチュエータと前記第２のキャップアクチュエータの中心を通過する第３の軸に関する移動と、前記第１の軸に関する回転と、前記第２の軸に関する回転と、であり、
当該装置は、前記第３のセンサ及び前記第４のセンサにより検出される回転力に基づいて第６の自由度についての入力を決定し、前記第６の自由度は、前記第３の軸に関する回転である、
装置。
【請求項２】
前記第１のキャップアクチュエータは、前記第３のセンサへの力を与える延長部を含み、前記第２のキャップアクチュエータは、前記第４のセンサへの力を与える延長部を含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のキャップアクチュエータへの力及び前記第２のキャップアクチュエータへの力が双方とも一定の閾値を上回ることが、代替的なコマンドをさらに生成する、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の曲線的なコントロール表面及び前記第２の曲線的なコントロール表面は、球形のキャップとして形成され、前記第１の曲線的なコントロール表面及び前記第２の曲線的なコントロール表面は、仮想の球形の一部分を形成する、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサは、力感知抵抗部である、
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１のキャップアクチュエータ及び前記第２のキャップアクチュエータは、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの各象限への力を与える突起部を含む、
請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１のキャップアクチュエータは部分的に、前記ケーシングの中にあるか又は前記第１の表面の上にあり、前記第２のキャップアクチュエータは部分的に、前記ケーシングの中にあるか又は前記第２の表面の上にある、
請求項１に記載の装置。
【請求項８】
コントロール装置の第１のアクチュエータ及び前記コントロール装置の第２のアクチュエータ上への力を検出するステップであって、該力を検出するステップは、
前記第１のアクチュエータのための第１のセンサの４つの象限のいずれかへの力と、
前記第２のアクチュエータのための第２のセンサの４つの象限のいずれかへの力と、
第３のセンサによって検出される前記第１のアクチュエータに関する回転力及び第４のセンサによって検出される前記第２のアクチュエータに関する回転力と、
のうちの１つ又は複数の検出を含む、検出するステップと、
前記力を、複数の入力のうちの１つとして解釈するステップであって、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの前記４つの象限について、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサにより検出される力に基づいて６つの自由度のうちの５つについての入力を決定するステップであって、前記６つの自由度のうちの５つは、第１の表面及び第２の表面に対して平行な第１の軸に関する移動と、前記第１の表面及び前記第２の表面に対して平行であり、かつ前記第１の軸に直交する第２の軸に関する移動と、前記第１の表面と前記第２の表面に対して垂直であり、かつ前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータの中心を通過する第３の軸に関する移動と、前記第１の軸に関する回転と、前記第２の軸に関する回転とである、ステップと、
前記第３のセンサ及び前記第４のセンサにより検出される回転力に基づいて第６の自由度についての入力を決定するステップであって、前記第６の自由度は、前記第３の軸に関する回転である、ステップと、
を含む、解釈するステップと、
を含む、方法。
【請求項９】
前記複数の入力は、代替的な入力を含み、前記第１のアクチュエータへの力及び前記第２のアクチュエータへの力が双方とも一定の閾値を上回る場合に、前記力を前記代替的な入力として解釈するステップをさらに含む、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
コマンドを解釈するプロセッサと、
１つ又は複数の入力デバイスからのデータを含むデータを保持するシンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）と、
第１の表面及び第２の表面を含むケーシングと、
３次元の（３Ｄ）コントローラであって、
第１のキャップアクチュエータであり、該第１のキャップアクチュエータは第１の曲線的なコントロール表面を含み、該第１の曲線的なコントロール表面の少なくとも一部が前記ケーシングの前記第１の表面を越えて延びる、第１のキャップアクチュエータと、
第２のキャップアクチュエータであり、該第２のキャップアクチュエータは第２の曲線的なコントロール表面を含み、該第２の曲線的なコントロール表面の少なくとも一部が前記ケーシングの前記第２の表面を越えて延び、前記第１の曲線的なコントロール表面は前記第２の曲線的なコントロール表面に整合される、第２のキャップアクチュエータと、
第１のセンサであり、該第１のセンサの４つの象限のいずれかに印加される前記第１のキャップアクチュエータ上の力を検出する第１のセンサと、
第２のセンサであり、該第２のセンサの４つの象限のいずれかに印加される、前記第２のキャップアクチュエータへの力を検出する第２のセンサと、
前記第１のキャップアクチュエータに関する回転力を検出する第３のセンサ及び前記第２のキャップアクチュエータに関する回転力を検出する第４のセンサと、
を含む、３Ｄコントローラと、
を含む、システムであって、
当該システムは、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの前記４つの象限について、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサにより検出される力に基づいて６つの自由度のうちの５つについての入力を決定し、前記６つの自由度のうちの５つは、前記第１の表面及び前記第２の表面に対して平行な第１の軸に関する移動と、前記第１の表面及び前記第２の表面に対して平行であり、かつ前記第１の軸に直交する第２の軸に関する移動と、前記第１の表面と前記第２の表面に対して垂直であり、かつ前記第１のキャップアクチュエータと前記第２のキャップアクチュエータの中心を通過する第３の軸に関する移動と、前記第１の軸に関する回転と、前記第２の軸に関する回転と、であり、
当該システムは、前記第３のセンサ及び前記第４のセンサにより検出される回転力に基づいて第６の自由度についての入力を決定し、前記第６の自由度は、前記第３の軸に関する回転である、
システム。
【請求項１１】
当該システムは、ラップトップコンピュータであり、前記ケーシングは、ディスプレイを保持するディスプレイ・ケーシングを含む、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
第２の３Ｄコントローラをさらに含み、前記３Ｄコントローラは前記ディスプレイ・ケーシングの第１の側面に設置され、前記第２の３Ｄコントローラは前記ディスプレイ・ケーシングの対向する第２の側面に設置される、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１の表面は、当該システムを操作するユーザに面している表面であり、前記第２の表面は、当該システムを操作するユーザから見て外方に向いている表面である、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
コントロール装置の第１のアクチュエータ及び前記コントロール装置の第２のアクチュエータ上への力を検出する動作であって、前記力を検出する動作は、
前記第１のアクチュエータのための第１のセンサの４つの象限のいずれかへの力と、
前記第２のアクチュエータのための第２のセンサの４つの象限のいずれかへの力と、
第３のセンサによって検出される前記第１のアクチュエータに関する回転力及び第４のセンサによって検出される前記第２のアクチュエータに関する回転力と、
のうちの１つ又は複数の検出を含む、検出する動作と、
前記力を、複数の入力のうちの１つとして解釈する動作であって、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの前記４つの象限について、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサにより検出される力に基づいて６つの自由度のうちの５つについての入力を決定する動作であって、前記６つの自由度のうちの５つは、第１の表面及び第２の表面に対して平行な第１の軸に関する移動と、前記第１の表面及び前記第２の表面に対して平行であり、かつ前記第１の軸に直交する第２の軸に関する移動と、前記第１の表面と前記第２の表面に対して垂直であり、かつ前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータの中心を通過する第３の軸に関する移動と、前記第１の軸に関する回転と、前記第２の軸に関する回転とである、動作と、
前記第３のセンサ及び前記第４のセンサにより検出される回転力に基づいて第６の自由度についての入力を決定する動作であって、前記第６の自由度は、前記第３の軸に関する回転である、動作と、
を含む、解釈する動作と、
をプロセッサに実行させる、コンピュータプログラム。
【請求項１５】
前記第１の軸又は前記第２の軸に関する移動についての入力は、
前記第１のセンサにより第１の象限上で検出される第１の力と、前記第２のセンサにより対応する第１の象限上で検出される第２の力の最小値と、
前記第１のセンサにより、前記第１の象限とは反対にある第２の象限上で検出される第３の力と、前記第２のセンサにより対応する第２の象限上で検出される第４の力の最小値と、
の間の差に比例する、
請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１の軸又は前記第２の軸に関する移動についての入力は、
前記第１のセンサにより第１の象限上で検出される第１の力と、前記第２のセンサにより、前記第１の象限とは反対にある第２の象限上で検出される第２の力の最小値と、
前記第１のセンサにより前記第２の象限上で検出される第３の力と、前記第２のセンサにより前記第１の象限上で検出される第４の力の最小値と、
の間の差に比例する、
請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記第３の軸に関する回転についての入力は、
前記第１のセンサにより検出される、前記４つの象限のそれぞれにおける力の平均と、
前記第２のセンサにより検出される、前記４つの象限のそれぞれにおける力の平均と、
の間の差に比例する、
請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記第３の軸に関する回転についての入力は、
前記第３のセンサにより検出される第１の回転力と、前記第４のセンサにより検出される第２の回転力との間の差に比例する、
請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の軸又は前記第２の軸に関する移動についての入力は、
前記第１のセンサにより第１の象限上で検出される第１の力と、前記第２のセンサにより対応する第１の象限上で検出される第２の力の最小値と、
前記第１のセンサにより、前記第１の象限とは反対にある第２の象限上で検出される第３の力と、前記第２のセンサにより対応する第２の象限上で検出される第４の力の最小値と、
の間の差に比例する、
請求項８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の軸又は前記第２の軸に関する移動についての入力は、
前記第１のセンサにより第１の象限上で検出される第１の力と、前記第２のセンサにより、前記第１の象限とは反対にある第２の象限上で検出される第２の力の最小値と、
前記第１のセンサにより前記第２の象限上で検出される第３の力と、前記第２のセンサにより前記第１の象限上で検出される第４の力の最小値と、
の間の差に比例する、
請求項８に記載の方法。
【請求項２１】
前記第３の軸に関する回転についての入力は、
前記第１のセンサにより検出される、前記４つの象限のそれぞれにおける力の平均と、
前記第２のセンサにより検出される、前記４つの象限のそれぞれにおける力の平均と、
の間の差に比例する、
請求項８に記載の方法。
【請求項２２】
前記第３の軸に関する回転についての入力は、
前記第３のセンサにより検出される第１の回転力と、前記第４のセンサにより検出される第２の回転力との間の差に比例する、
請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して電子デバイスの領域に関し、より詳細には、球形の３次元コントローラ用の方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デスクトップコンピュータ並びにラップトップ及びノートブックコンピュータを含む、コンピューティングデバイスが、２次元の（２Ｄ）動作に限定されず、むしろ３次元の（３Ｄ）空間を使用するアプリケーションに、ますます利用されている。
【０００３】
複数の可能な形式における３Ｄの映像及び相互作用は、さまざまなメカニズムを介した相対深度についての人間の知覚を利用し、立体視、オクルージョン、線遠近法を含み、距離で光学的性質を変化させ、パーソナルコンピューティングにおいて新たに発生した未研究分野を提示している。真の３次元の映画、シミュレーション、ＣＡＤ（コンピューター支援設計）及びゲームが、処理能力の増大、表示技術の向上、及び最新式のソフトウェアツールに起因して、今や手の届く範囲内にある。
【０００４】
コンピューティングデバイスユーザは、コンピューティングインタフェースによって具体化される仮想世界の範囲内で動作する概念にますます安心感を抱きつつある。したがって、ユーザは、仮想世界の中において、物理世界のものと密接に近似するそれらの相互作用の容易さ、精密さ及び深さを期待する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ラップトップコンピュータ及び他の類似のシステムなどのコンピューティングシステムは、３Ｄ入力を与える効果的な手段をユーザに提供していない。従来の選択肢には、複数軸の周辺機器の入力デバイスを含むであろうが、そうしたデバイスは不格好であり、最新式の３Ｄアプリケーションを十分にサポートしていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
いくつかの実施形態において、球形の３次元コントローラ（３Ｄコントローラ又はコントローラと呼ぶ場合がある）が、コンピューティング装置又はシステムの３Ｄコマンドコントロールのために提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の実施形態を、添付の図面の図において、限定としてではなく例示として示す。上記の図面において、同様の参照番号が類似の要素を示す。
【図１】コンピューティング装置又はシステム用の３Ｄコントローラの一実施形態の図である。
【図２】ローリング力検出を有する３Ｄコントローラの一実施形態の図である。
【図３】ある装置又はシステムのケーシング内の一式の３Ｄコントローラの一実施形態の図である。
【図４】３Ｄコントローラ用のキャップアクチュエータの一実施形態の図である。
【図５】ラップトップコンピュータにインストールされた３Ｄコントローラの一実施形態の図である。
【図６】３Ｄコントローラの一実施形態の見え方の図である。
【図７】コンピューティングシステムの３次元コントロール用の処理の一実施形態を示すフローチャートである。
【図８】３Ｄコントロールを含むコンピューティングデバイス又はシステムの一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態は、概して、球形の３次元コントローラに向けられている。
【０００９】
本明細書において、
「コンピューティング装置又はシステム」は、処理動作を提供する電子的な装置又はシステムを意味し、パーソナルコンピュータ、ラップトップ若しくはネットブックコンピュータ、タブレットコンピュータ、ビデオゲームコンソール、スマートフォン、パーソナルデジタルデバイス、ハンドヘルドコンピュータ、又は他の類似のデバイスを含む。
【００１０】
「ケーシング」は、装置の外側のケース又はカバーを意味する。
【００１１】
いくつかの実施形態において、球形の３次元コントローラ（３Ｄコントローラ又はコントローラと呼ぶ場合がある）が、コンピューティング装置又はシステムの３Ｄコマンドコントロールのために提供される。いくつかの実施形態において、１つ又は複数の３Ｄコントローラが、コンピューティングシステムの中に含まれ、例えばラップトップ若しくはノートブックコンピュータなどの装置のケーシングの表面の中若しくは上にあるコントロールなどの中に含まれてよく、又はコンピュータモニタ内に統合されてよく、あるいは１つ又は複数の３Ｄコントローラが、スタンドアロンのコントロールデバイスなどの別個のユニットであってよい。
【００１２】
いくつかの実施形態において、球形の３Ｄコントローラ（ユニボール（UniBall）コントローラと呼ぶ場合がある）を使用して、３Ｄ入力を含む精密で正確な入力を、コンパクトな構造において提供することができる。ここで、そうしたフォームファクタは、ラップトップコンピュータのケーシング又は他の類似のコントロール配置の中に統合することに特に適している。いくつかの実施形態において、コントローラのサイズは、ビー玉、又は同様なサイズの物に類似してよく、ユーザの手の指先の適用による動作にうまく適合する。動作において、例えば親指と人さし指との間で触覚的に単純で使いやすい体験をユーザに与えるように、コントローラの操作を提供してよい。いくつかの実施形態において、コントローラは、力感知（force-sensing）入力デバイスであり、したがって、コントローラへの連続的な入力は、タッチパッドユーザにとっておなじみの表面を「磨くこと（scrubbing）」などの反復動作に、依存しないことが可能である。したがって、これらのファクタは、従来の入力コントローラと比較して、より快適で、より疲れないインタフェースを提供するであろう。
【００１３】
いくつかの実施形態において、コントローラは、２つの対向するアクチュエータを有する。本明細書において、それらをキャップ又はキャップアクチュエータと呼ぶ場合があり、例えば第１のキャップアクチュエータ及び第２のキャップアクチュエータなどと呼ぶ場合がある。いくつかの実施形態において、キャップアクチュエータは、曲線的なコントロール表面を含む。いくつかの実施形態において、キャップアクチュエータは、ケーシングの第１の側面及び第２の側面の上、又は部分的にその中に、取り付けられる。ここで、それぞれの曲線的なキャップアクチュエータはさらにベースを含み、ベースは円形のベースであってよい。一例において、第１の側面は、ラップトップコンピュータのディスプレイのケーシングの前面であってよく、第２の側面は、ラップトップコンピュータのディスプレイのケーシング裏面であってよいが、実施形態は上記の実装に限定されない。いくつかの実施形態において、キャップアクチュエータの曲線的なコントロール表面を、少なくとも部分的に球形のキャップとして形成してよい。ここで、球形のキャップは、交わる平面によって分割される球形の一部分を表す。さらに、球形のキャップを、数学的に見て、球形のドームと言ってもよい。いくつかの実施形態において、コントローラの第１のキャップアクチュエータ及び第２のキャップアクチュエータは、単一の球形についての対向する球形のキャップを表すように、同じサイズ及び位置であってよく、したがって、ケーシングに配置された場合、コントローラのユーザによる知覚として仮想の球形（又はボール）を形成するであろう。いくつかの実施形態において、仮想の球形の一部分はコントローラのケーシング内に含まれ、球形の形状を有する必要はない。
【００１４】
いくつかの実施形態において、コントローラの第１のキャップアクチュエータと第２のキャップアクチュエータとは、ユーザの手の親指及びその他の指によって同時にコントロール可能となる位置に、仮想の球形を形成する。いくつかの実施形態において、第１のキャップアクチュエータ及び第２のキャップアクチュエータは、第１及び第２の表面の外側の方向からユーザがアクセス可能であるように、配置される。例えば、仮想の球形を、ケーシングの中又は上にある、ユーザの親指と人さし指又は他の指との間で掴むことができる位置に、設置してよい。一例において、実質的に垂直であるケーシングを使用するコントローラは、ユーザにより近い（又はユーザに面している）ケーシングの第１の側面の表面の部分的に中、又は上にある第１のキャップアクチュエータと、ユーザからさらに遠い（又はユーザから見て外方に向いている（facing  away  from））ケーシングの第２の側面の部分的に中、又は上にある第２のキャップアクチュエータとを含んでよく、したがって、ユーザは、第１のキャップを親指で操作することができ、第２のキャップを同じ手の人さし指又はその他の指で操作することができる。このことにおいて、ユーザは、ビー玉サイズの浮かんでいるボールを扱うのと類似の方法で、コントローラの仮想の球形を操作してよい。いくつかの実施形態において、コントローラの操作が、６つの自由度を提供する。６つの自由度とは、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿った移動、並びにｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に関する回転である。本明細書において、ｙ軸は概して、ケーシングの表面に対して平行な平面内に広がり、ユーザの視界において上下の向きに存在する。ｘ軸は概して、ケーシングの表面に対して平行な平面内に広がり、ユーザの視界において左右の向きに存在する。ｚ軸は概して、ケーシングの表面に対して垂直であり、コントローラのキャップの各々の中心を通る線に沿った向きである。しかしながら、実施形態はこの特定の軸への整合に限定されない。特定の実施形態において、装置のケーシングの表面に設置されたキャップアクチュエータを含むコントローラが５つの自由度を提供してよく、ここでは、ｚ軸周りの回転が、提供されないか、あるいは別個のコントロール入力によって提供される。
【００１５】
いくつかの実施形態において、２つのキャップアクチュエータと関連する力感知抵抗部（force  sensing  resistors）とは、複数軸のコントローラとしての機能を果たす「埋め込まれた球形」（又は回転楕円体）を提供する。いくつかの実施形態において、６つの自由度、すなわち、
（１）スウェイ（Sway）：球形を、ケーシングの表面に対して平行な平面において左又は右に（ｘ軸に沿って）移動させること
（２）ヒーブ（Heave）：球形を、ケーシングの表面に対して平行な平面において上又は下に（ｙ軸に沿って）移動させること
（３）スラスト（Thrust）：球形を、ケーシングの表面に対して垂直に内側又は外側に（ｚ軸に沿って）移動させること
（４）ピッチ（Pitch）：球形を、スウェイ軸（ｘ軸）に関して回転させること
（５）ヨー（Yaw）：球形を、ヒーブ軸（ｙ軸）に関して回転させること
（６）ロール（Roll）：球形を、スラスト軸（ｚ軸）に関して回転させること
を提供する。
【００１６】
いくつかの実施形態において、コントローラの各キャップアクチュエータは、センサに隣接して取り付けられて、力感知抵抗部などのキャップアクチュエータへの力を感知する。いくつかの実施形態において、力感知抵抗部は、その表面に力を適用すると抵抗を変化させる、導電性ポリマーを含んでよい。いくつかの実施形態において、力感知抵抗部への力を、コントローラへのコントロール入力として解釈する。いくつかの実施形態において、コントローラのキャップアクチュエータは、ユーザが与えるコントローラへのコントロール入力に応じて力感知抵抗部への力を与えるように、突起部（protrusions）を含んでよい。いくつかの実施形態において、曲線的なコントロール表面の形状が作用して、ユーザがキャップアクチュエータのある側面に加えた力について、その力の一部分がキャップアクチュエータの下にあるセンサに側面に沿って加えられることを保証し、したがって、センサによってそうした力を測定することが可能となる。いくつかの実施形態において、抵抗測定を、ｚ軸に関して対称的に配置された４つの放射状のセクタ（四分円又は象限（quadrants））から取得してよい。ユーザが軸に整合された静止位置から球形を逸らすにつれて、キャップの下にある突起部は象限のうち１つ又は複数に力を加える。いくつかの実施形態において、４つの象限に加えられた相対的な力を計測することにより、センサは、３つの移動軸及び２つの回転軸に沿ってユーザ入力を特徴づけることが可能となる。しかしながら、実施形態は、象限へと分割されたセンサに限定されず、キャップアクチュエータに加えられた力の振幅及び方向を決定するために感度を他の方法で提供するセンサを含んでよい。
【００１７】
いくつかの実施形態において、ｚ軸（ロール）周りの回転のための入力を、さらなる感知メカニズムによって決定してよい。第１の実施形態において、さらなる感知メカニズムは、半球形のキャップが接続されている円筒形状のハウジングに固定された、リング・エンコーダ（例えば、光学式エンコーダ）を含んでよい。第２の実施形態において、さらなる感知メカニズムは、突起部がぶつかるさらなる力感知抵抗部を含んでよく、本明細書において上記の突起部を「ハンマー」と呼ぶ場合があり、ハンマーはキャップのうち１つ又は双方から放射状に外側に延びる。上記のさらなる力感知抵抗部を、ロール感知抵抗部と呼ぶ場合がある。いくつかの実施形態において、コントローラのキャップのうち１つ又は双方への、いずれかの方向（時計回り又は半時計回り）におけるローリング力（rolling  force）により、ハンマーが、回転の力感知抵抗部への力を与えることになる。
【００１８】
いくつかの実施形態において、コントローラは、コントローラのキャップアクチュエータを用いて、さらなるコントロール入力を提供することができる。いくつかの実施形態において、第１のキャップアクチュエータ及び第２のキャップアクチュエータを一緒に押し込み（squeezing）、第１のキャップアクチュエータ及び第２のキャップアクチュエータの双方に同時に内側への力を与えることによって、代替的なコマンド入力を提供してよい。いくつかの実施形態において、第１のキャップアクチュエータへの平均の力と第２のキャップアクチュエータへの平均の力とが双方とも一定の閾値を上回る場合、上記の入力を押し込み動作と解釈してよい。第１の例において、第１及び第２のキャップアクチュエータを押し込むことが、アプリケーションの開始コマンドを表してよい。第２の例において、第１及び第２のキャップアクチュエータを押し込むことが、３Ｄコントロール動作において掴む動きを表してよい。第３の例において、押し込み動作が、ビデオゲームアプリケーションにおける発砲のメカニズム又は他のコントロールを表してよい。第４の例において、押し込み動作が、「選択」若しくは「確定」の入力、又は他の類似の動作を表してよい。しかしながら、実施形態は、これらの特定の代替的なコマンドの例に限定されない。
【００１９】
いくつかの実施形態において、システム及び装置は複数のコントローラを含んでよく、例えば、左手のコントロール入力のための第１のコントローラと右手の入力のための第２のコントローラとを含んでよい。いくつかの実施形態において、第１及び第２のコントローラを、共通のコントロールユニットの中に含めてよく、例えば、第１のコントローラをラップトップコンピュータのケーシングの左側に配置し、第２のコントローラをラップトップコンピュータのケーシングの右側に配置してよい。いくつかの実施形態において、第１及び第２のコントローラは、代替的なコントローラとして動作することができ、あるいは関連する、又は協調する方法で動作することができる。一例において、第１のコントローラが、３Ｄコントロール動作における左手のコントローラを提供することができ、第２のコントローラが、３Ｄコントロール動作における右手のコントローラを提供することができる。いくつかの実施形態において、各コントローラのキャップアクチュエータの位置が調整可能であって、ユーザはコントローラの位置をユーザ自身にとってより好ましい位置に設定することが可能となる。
【００２０】
いくつかの実施形態において、キャップアクチュエータは、ユーザがコントローラを容易かつ自然に操作することが可能となるいかなる材料から構成されてもよく、上記の材料にはシリコン・ゴム（及び、プラスチック・ゴム又は他の材料）を含んでよい。いくつかの実施形態において、コントローラのキャップアクチュエータは、摩擦を与えるテクスチャを含み、ユーザによるより良いコントロールを可能にする。いくつかの実施形態において、テクスチャは、引き伸ばされた六角形の配列であり、増加され引き伸ばされたネッティング（netting）に似ているテクスチャをコントローラのユーザに提供する。キャップアクチュエータの一実施形態のテクスチャが図４に示され、後述される。
【００２１】
ユニボールコントローラのフォームファクタの小ささと輪郭（profile）の低さとを利用して、さらに、ラップトップコンピュータ上のディスプレイのケーシング（又は他の位置）の表面の中又は上への、芸術的に美しい統合を提供することができる。いくつかの実施形態において、第１のコントローラをラップトップコンピュータのケーシングの左側に備え、第２のコントローラをラップトップコンピュータのケーシングの右側に備えて、随意的な左手による動作、右手による動作、又は両手による（同時的な）動作を可能にする。ラップトップコンピュータにおけるビー玉サイズの触覚的なコントローラからの自由度の入力を利用して、３Ｄ環境又は拡張されたカーソルコントロール、ウェブブラウジング、及びゲームにおいて、物体の迅速な、精密な、及び直感的な操作を提供することができる。
【００２２】
いくつかの実施形態において、３Ｄコントローラ又は一式の複数の３Ｄコントローラをユーザが使用して、例えば次のことを行うことができる。
（１）３Ｄ世界の中の物体の位置及び方向を自由にコントロールする。
（２）ズーム動作を含む、カメラ用のパンチルトヘッドのための、手持ち式のコントロールを与える。
（３）遠隔のヘリコプター、無人機（ＵＡＶ）、遠隔作業機（ＲＯＶ）などのデバイス用のコントロールを与える。
（４）仮想の身体及び手のテレメトリを与える。ここで、第１のコントローラ及び第２のコントローラの２つの仮想の球形が、仮想の手又はロボットの手などの２つのエンドエフェクタの相当物をコントロールし、上記の相当物は、ユーザの回外運動及び回内運動と、手の動きの前、後、上、下、左、右、及び組み合わせとを与える。特定の例において、「手」がそれらの境界領域の範囲に届く場合、「手及び腕」に取り付けられた「身体」が身体を動かすことができ、したがって、ユーザは、実際は外骨格である従来のテレメトリ一式によって阻害されることなく、完全な腕及び身体のテレメトリを有するということを意味する。いくつかの実施形態において、他の入力を、関連する動作のために与えてよく、上記の入力には、代替的なコマンドを与えるキャップアクチュエータ、及び／又はデバイスの背面にあるボタンを、押し込むことを含む。いくつかの実施形態において、他の入力を、掴むこと、仮想若しくは現実のツールを起動すること、又は他の関連する動作のために使用してよい。いくつかの実施形態において、したがって、３Ｄコントローラを、あるテレメトリ一式に固定されることなく、ユーザの体験の拡張現実、又は手及び身体中心部のテレメトリのコントロールに使用してよい。
（５）物体の形を変える、物体を組み立てる、物体をまとめたり分離したりする、あるいは物体を構築したり分解したりする機能を、ユーザに与える。
（６）仮想の握手をするなどのソーシャル機能をユーザに与える。
（７）項目を分析する。必要に応じて項目を回転及び再配置することを含む。
【００２３】
しかしながら、上記のリストは特定の例しか含んでおらず、３Ｄコントローラ又は一式の３Ｄコントローラの一実施形態の、すべてのあり得る使用法を述べてはいない。
【００２４】
いくつかの実施形態において、３Ｄコントローラは、最大限の自由度のコントロール、すなわち、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿った移動（スウェイ、ヒーブ及びスラスト）とｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に関する回転（ピッチ、ヨー及びロール）とを提供する。他の実施形態において、３Ｄコントローラは５つの自由度を提供してよく、そのいくつかの実施形態において、ｚ軸に関する回転は別個のコントロール入力によって与えられる。いくつかの実施形態において、入力デバイスは、自由度のコントロールの域を超えて、さらなるコントロールを統合してよい。いくつかの実施形態において、コントロールは、３Ｄコンピューティング環境におけるナビゲーションに特に適している相互作用の方法及び装置を提供する。しかしながら、実施形態は３Ｄ環境に限定されず、複数のコントロールが必要とされ、又は有用である他の種類のコンピュータ環境において、上記の実施形態を用いてよい。動作において、ユーザは、球形の３Ｄコントローラを使用して、ピッチ及びヨーを容易に制御し、直感的な容易さで仮想空間の中を動くことが可能となる。例えば、３Ｄコントローラを使用して、例えば、仮想世界の中のレンダリング視点（カメラ目線）を「飛ぶ」ことが可能となる。さらに、コントローラを、従来の２Ｄカーソルの動きのコントロールのために使用してもよい。
【００２５】
図１は、コンピューティング装置又はシステム用の３Ｄコントローラの一実施形態の図である。いくつかの実施形態において、コントローラデバイスは、２つの球形のキャップアクチュエータを含み、それぞれが、力感知抵抗部の上に、ポータブル電子デバイスの対向する面上に、取り付けられる。キャップアクチュエータのキャップは、軸方向に位置合わせ又は整合され、キャップが定義する球形を分割する平面が、互いに対して平行になる。いくつかの実施形態において、上記の分割平面は、さらに、コンピューティング装置又はシステムのケーシングの対向する表面に対して平行である。いくつかの実施形態において、上記の分割平面は互いからのオフセットであり、したがって、球形のキャップが定義する２つの球形は同じ場所にあり、単一の仮想の球形を形成する。したがって、２つのキャップを親指とその他のある指との間に挟んでいるユーザにとって、キャップは、介在する電子デバイスの厚みの中に中心が置かれた、単一の球形であるように思われるであろう。その概念を、加えられた力を測定することができる弾力性のある取り付けにおいて、いかなる球形のインタフェースにも一般化してよい。
【００２６】
図１は、例示のために簡素化された図を与えており、スケール変更すること、又はコントローラのすべてのあり得る要素を示すことを目的とはしていない。図１において、コントローラ１００は、第１のキャップアクチュエータ１１０と対向する第２のキャップアクチュエータ１１５とを含み、ここで、第１及び第２のキャップアクチュエータの各々は、曲線的な、例えば丸みを帯びた、好ましくは球形のキャップ部分を含む。いくつかの実施形態において、第１のキャップアクチュエータ１１０は、コントローラ１００を含んでいるケーシングの第１の表面１２０の上又は中にあり、第２のキャップアクチュエータ１１５は、コントローラ１００のケーシングの第２の表面１２５の上又は中にある。いくつかの実施形態において、第１のキャップアクチュエータ１１０の球形部分は、ケーシングの第１の表面１２０を少なくとも部分的に越えて突出し、第２のキャップアクチュエータ１１５の球形部分は、ケーシングの第２の表面１２５を少なくとも部分的に越えて突出する。図１は、コントロールアクチュエータ１１０‐１１５とセンサ１３０‐１３５とがケーシング内に部分的に設置される、一実施形態を示す。しかしながら、いくつかの実施形態において、コントロールアクチュエータとセンサとは、第１の表面１２０と第２の表面１２５との上に設置される。いくつかの実施形態において、第１のキャップアクチュエータ１１０及び第２のキャップアクチュエータ１１５は同じ形状及び位置であって、コントローラにおいて仮想の球形（又は回転楕円体）を定義する。いくつかの実施形態において、ハンマー１４０がｚ軸を取り囲むヨーク又は他の部分１４２を含み、ハンマー１４０を２つのキャップのベース間で捕捉することができる。いくつかの実施形態において、キャップアクチュエータ１１０‐１１５は、ケーシングの表面の中又は上に統合されたトラック上に取り付けられ、ユーザは、デバイスの位置を所望する配置に調整することが可能となる。
【００２７】
いくつかの実施形態において、キャップの軸上に整合された突起部が、各キャップアクチュエータの内側の接面から延びている。いくつかの実施形態において、突起部の軸方向の長さは、キャップが例えばポータブル電子デバイスの外側に取り付けられた場合に、突起部が力感知抵抗部の表面に接触するようにする。したがって、各キャップは、力アクチュエータとしての機能を果たし、キャップへのユーザの力を力感知抵抗部へとリレーする。好ましくは、キャップ及び突起部を、突起部と力感知抵抗部との間の信頼性のある接触を保証する、迎合的な材料から作成する。追加的に、上記の半球形のキャップは、外部表面上に、さらなる、より小さな突起部又はくぼみを有してよい。この突起部又はくぼみは、ユーザが２つのキャップの整合の共通の軸（それを本明細書においてｚ軸と呼ぶ）を触覚的に配置することの、助けとなる。
【００２８】
いくつかの実施形態において、コントローラは、第１のキャップアクチュエータ１１０上の力を検出するための第１の力センサ（それをＳ１と呼ぶ場合がある）１３０と、第２のキャップアクチュエータ１１５上の力を検出するための第２の力センサ（Ｓ２）１３５とを含み、ここで、第１の力センサ１３０及び第２の力センサは、力感知抵抗部を含む。
【００２９】
いくつかの実施形態において、コントローラ１００は、キャップアクチュエータ１１０‐１１５のうち１つ又は複数へのローリング力（ｚ軸に関する）を検出するための要素を含む。第１の実施形態において、キャップアクチュエータは、キャップが接続されている円筒形状のハウジングに固定された、リング・エンコーダ（例えば、光学式エンコーダ）を含んでよい。この実装において、キャップを整合の軸（ｚ軸）に関して一致して回転させて、第６の自由度の入力を提供してよい。この自由度は、例えば、インタフェースにおいてｚ軸に関するロール入力をコントロールすることができる。
【００３０】
第２の実施形態において、コントローラのロール入力を、キャップアクチュエータのうち１つ又は双方から放射状に外側に延びる「ハンマー」がぶつかるなどする、さらなる力感知抵抗部を用いて決定する。図１に与える例示において、コントローラ１００は、１つ又は複数の回転センサを含み、第１のキャップアクチュエータ１１０及び第２のキャップアクチュエータ１１５のうち１つ又は双方の、アクチュエータを通る共通の軸１５０（ｚ軸）に関する回転力（ローリング力）を検出する。いくつかの実施形態において、キャップアクチュエータのうち１つ又は双方は、延長部（ハンマー）１４０を含み、回転運動を１つ又は複数のセンサ１４５への力に変換する。センサ１４５には、例えば、第１の方向（例えば、コントローラの第１の側面の視点から見てｚ軸の周りを時計回りする方向）において回転力（トルク）を検出する第１のセンサ（Ｐ１）と、第２の方向（例えば、コントローラの第１の側面の視点から見てｚ軸の周りを反時計回りする方向）において回転力を検出する第２のセンサ（Ｐ２）とを含んでよい。いくつかの実施形態において、ハンマー１４０は、ｚ軸を取り囲むヨーク部分１４２を含み、２つのキャップアクチュエータのベース間で捕捉される。図１は、ハンマー部分がキャップアクチュエータ１１０‐１１５のためのケーシングの中に含まれている、一実施形態を示す。第１のキャップアクチュエータ１１０及び第１のセンサ１３０が第１の表面上に設置され、第２のキャップアクチュエータ１１５及び第２のセンサ１３５が第２の表面上に設置される、いくつかの実施形態において、第１のキャップアクチュエータ１１０は、第１の表面１２０の外側のカバーの中に第１のハンマー又は第１の一式のハンマーを含んでよく、第２のキャップアクチュエータ１１５は、第２の表面１２５の外側のカバーの中に第２のハンマー又は第２の一式のハンマーを含んでよい。
【００３１】
いくつかの実施形態において、コントローラは次のセンサから入力を受信する。
（ａ）第１及び第２の球形のキャップから成る仮想の球形が取り付けられている表面に対して平行な、４つの平面的な象限の各々に加えられた力のスカラー測定をレポートする、２つのセンサ（Ｓ１及びＳ２と呼ぶ）。平面的な象限を、ＳｎＮ、ＳｎＳ、ＳｎＥ、ＳｎＷと呼んで、コントローラの第１の側面（ｎ＝１）及び第２の側面（ｎ＝２）について、コントローラの第１の側面に対する北側（上側）象限、南側（下側）象限、西側（左側）象限、及び東側（右側）象限を示してよい。
（ｂ）仮想の球形がｚ軸に関して回転するにつれて、ハンマー又は複数ハンマーが与える力のスカラー測定をレポートする、２つのセンサ（本明細書においてＰ１及びＰ２と呼ぶ）。
【００３２】
いくつかの実施形態において、以下の式が、センサ測定値の、コントロールされる物体の６つの自由度の動きへのマッピングをまとめており、コントロールされる物体は、コントローラのコマンド下にある物理的な、又は仮想の物体である。具体的には、式は、センサ入力を、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿った移動（Ｔ）、及びｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に関する回転（Ｒ）へとマップする。垂直に設置されたコントローラについて、軸は一般に、ケーシングに対して平行で左右の方向に沿って走っているｘ軸と、ケーシングに対して平行で上下の方向に沿って走っているｙ軸と、ケーシングに対して垂直で球形のキャップの各々の中心を通り抜ける方向に沿って走っているｚ軸と、であってよい。以下の式が与えるマッピングは、比例関係として表される（∝の演算子で示される）。比例の定数は、ある自由度から別のものへと変化してよく、それぞれの自由度について、入力感度の個々の調整を可能としてよい。式は、
Ｔｘ∝ｍｉｎ(Ｓ１Ｅ，Ｓ２Ｅ)−ｍｉｎ(Ｓ１Ｗ，Ｓ２Ｗ)    ［１］
Ｔｙ∝ｍｉｎ(Ｓ１Ｎ，Ｓ２Ｎ)−ｍｉｎ(Ｓ１Ｓ，Ｓ２Ｓ)    ［２］
Ｔｚ∝ａｖｇ(Ｓ１Ｎ，Ｓ１Ｓ，Ｓ１Ｅ，Ｓ１Ｗ)−ａｖｇ(Ｓ２Ｎ，Ｓ２Ｓ，Ｓ２Ｅ，Ｓ２Ｗ)    ［３］
Ｒｘ∝ｍｉｎ(Ｓ１Ｎ，Ｓ２Ｓ)−ｍｉｎ(Ｓ１Ｓ，Ｓ２Ｎ)    ［４］
Ｒｙ∝ｍｉｎ(Ｓ１Ｅ，Ｓ２Ｗ)−ｍｉｎ(Ｓ１Ｗ，Ｓ２Ｅ)    ［５］
ＲＺ∝Ｐ２−Ｐ１    ［６］
である。
【００３３】
図２は、ローリング力の検出を伴う３Ｄコントローラの一実施形態の図である。いくつかの実施形態において、コントローラ２００は、回転の各方向（時計回り及び反時計回り）について、ハンマー２２０に接続された、対向するキャップアクチュエータ２１０を含む。いくつかの実施形態において、ハンマー２２０は、ローリング力を変換してセンサにぶつかり、ローリング力を測定させる。
【００３４】
別の実施形態において、対向するキャップアクチュエータは、ケーシングの対向する表面の上への設置用に、別個であってよい。いくつかの実施形態において、別個のキャップアクチュエータは、別個のハンマー又は一式のハンマーと別個のセンサ又は複数センサとを含み、各キャップアクチュエータへのローリング力を変換して別個のセンサにぶつかり、ローリング力を測定させることができる。
【００３５】
図３は、ある装置又はシステムのケーシングの中の一式の３Ｄコントローラの一実施形態の図である。図３の例示は、前述の装置又はシステムから見ると、装置又はシステムにおけるコントローラの簡素化された例示である。いくつかの実施形態において、装置又はシステム３００は、第１の側面３１０及び第２の側面３１５を有するケーシング３０５を含み、ここで、例えば、第１の側面３１０はユーザに面している側面であってよく、第２の側面３１５はユーザから見て外方に向いている側面であってよい。
【００３６】
いくつかの実施形態において、ケーシングは、第１の３Ｄコントローラ３２０及び第２の３Ｄコントローラ３２５を含む。図３に与える例示において、第１のコントローラ３２０は、装置又はシステム３００のユーザに対して左側のコントローラとなり、第２のコントローラ３２５は、ユーザに対して右側のコントローラとなるであろう。第１のコントローラ３２０は、第１の一式の２つの整合されたキャップアクチュエータを含み、第１のキャップアクチュエータ３３０は、ケーシング３０５の第１の側面３１０を少なくとも部分的に通過して延び、第２のキャップアクチュエータ３３５は、ケーシング３０５の第２の側面３１５を少なくとも部分的に通過して延びる。第２のコントローラ３２５は、一式の２つの整合されたキャップアクチュエータを含み、第３のキャップアクチュエータ３４０は、ケーシング３０５の第１の側面３１０を少なくとも部分的に通過して延び、第４のキャップアクチュエータ３４５は、ケーシング３０５の第２の側面３１５を少なくとも部分的に通過して延びる。
【００３７】
いくつかの実施形態において、第１のコントローラ３２０及び第２のコントローラ３２５を別個に用いてよく、例えば、装置若しくはシステム３００の能力、又は装置若しくはシステム３００上で実行されるアプリケーションの機能に依存して、第１のコントローラ３２０の第１のキャップアクチュエータ３３０及び第２のキャップアクチュエータ３３５をユーザの左手で操作するか、あるいは第２のコントローラ３２５の第３のキャップアクチュエータ３４０及び第４のキャップアクチュエータ３４５をユーザの右手で操作するか、あるいは第１及び第２のコントローラの双方を同時に操作するかのいずれかの選択肢を、ユーザに提供することができる。
【００３８】
図３は、キャップアクチュエータがケーシング３５０の部分的に中に設置された、一実施形態を示す。いくつかの実施形態において、キャップアクチュエータは、代わりに、ケーシングの表面上に設置される。いくつかの実施形態において、キャップアクチュエータは取り混ぜられ、キャップアクチュエータのうち１つ又は複数が部分的にケースの中に設置され、キャップアクチュエータのうち１つ又は複数がケーシング３５０の表面上に設置される。
【００３９】
図４は、３Ｄコントローラのためのキャップアクチュエータの一実施形態の図である。いくつかの実施形態において、キャップアクチュエータ４００は、曲線的な、例えば丸みを帯びた、好ましくは球形のコントロール表面部分４１０と円形のベース部分４２０とを含む。いくつかの実施形態において、コントロール表面４１０はテクスチャを含んで摩擦を与え、ユーザによるより良い制御を可能にする。いくつかの実施形態において、図４においてコントロール表面４１０に示すように、そのテクスチャは引き伸ばされた六角形の配列である。
【００４０】
図５は、ラップトップコンピュータに設置された３Ｄコントローラの一実施形態の図である。いくつかの実施形態において、３Ｄコントローラは、６つの自由度を提供する仮想の球形５００を含む。コントローラ５１０を、ケーシング５１６の表面を少なくとも部分的に越えて延びる２つのキャップアクチュエータ５１４を含むものとして示し、そうしたキャップアクチュエータは、ケーシングの表面の部分的に内部、又はケーシング５１６の表面の上に設置される。ここで、各アクチュエータ５１４は、力感知抵抗部５１２とさらなるセンサ（図示せず）とへの力を変換して、６つの自由度の各々を決定する。
【００４１】
図５に与える例示において、ラップトップコンピュータ５２０は、２つの３Ｄコントローラを含んでよく、ここで、第１のコントローラが、ラップトップコンピュータ５２０のケーシングの左側の前面を越えて延びる第１のキャップアクチュエータ５３０と、ケーシングの裏面を越えて延びる整合された第２のキャップアクチュエータ５３５とを含む。さらに、第２のコントローラが、ラップトップコンピュータ５２０のケーシングの右側の前面を越えて延びる第３のキャップアクチュエータ５４０と、ケーシングの裏面を越えて延びる整合された第４のキャップアクチュエータ５４５とを含む。さらに、ラップトップコンピュータの３Ｄコントローラについての、あるキャップアクチュエータ５６０のより接近した画像が示されている。
【００４２】
図６は、３Ｄコントローラの一実施形態の見え方の図である。この図において、以下の視点が提供される。
（ａ）３Ｄコントローラユニットの側面図６０５。力感知抵抗部の上に整合されたキャップアクチュエータを含み、さらなるセンサに作用するハンマーを含む。
（ｂ）３Ｄコントローラの等角断面図６１０。
（ｃ）３Ｄコントローラ及びカバーの等角図６１５。
（ｄ）３Ｄコントローラ及びカバーの要素の分解図６２０。
（ｅ）３Ｄコントローラ及びさらなるコントロール入力の側面図６３０。
（ｆ）３Ｄコントローラ及びさらなるコントロール入力の正面図６４０。
（ｇ）３Ｄコントローラ及びさらなるコントロール入力の側面図６５０。
【００４３】
図７は、コンピューティングシステムの３次元コントロール用の処理の一実施形態を示すフローチャートである。図７に示す例示された処理において、コンピューティング装置又はシステムの動作が開始される（７０５）。ここで、コンピューティング装置又はシステムは１つ又は複数の３Ｄコントローラを含み、１つ又は複数のコントローラは図１乃至６に示すコントローラ、又は上述したようなコントローラであってよい。処理において、入力を第１のコントローラから受信する（７１０）。ここで、いくつかの実施形態において、第１のコントローラは、第１のコントローラの第１のキャップアクチュエータへの力を検出する１つ又は複数のセンサと、第１のコントローラの第２のキャップアクチュエータへの力を検出する１つ又は複数のセンサとを含み、それらキャップアクチュエータに対する回転（ローリング）力を検出する１つ又は複数のセンサを含む。
【００４４】
いくつかの実施形態において、第１のキャップアクチュエータ及び第２のキャップアクチュエータへの平均の力が双方とも一定の閾値を上回らない場合（７２５）の、キャップアクチュエータのうち１つ又は双方への力の成分（横方向の力）について（７１５）、上記の入力を、次のように、ｘ軸、ｙ軸若しくはｚ軸に沿った移動、又はｘ軸若しくはｙ軸周りの回転として解釈する。
【００４５】
ｘ軸に沿った移動（スウェイ）は、例えば式［１］に表したように、左側のアクチュエータの象限への力の最小値と右側のアクチュエータの象限への力の最小値との差に比例する（７４０）。
【００４６】
ｙ軸に沿った移動（ヒーブ）は、例えば式［２］に表したように、上側のアクチュエータの象限への力の最小値と下側のアクチュエータの象限への力の最小値との差に比例する（７４５）。
【００４７】
ｚ軸に沿った移動（スラスト）は、例えば式［３］に表したように、第１のキャップアクチュエータの下にある第１の力感知抵抗部の象限にわたる平均の力と第２のキャップアクチュエータの下にある第２の力感知抵抗部の象限にわたる平均の力との差に比例する（７５０）。
【００４８】
ｘ軸に関する回転（ピッチ）は、例えば式［４］に表したように、第１のアクチュエータの上側の象限（図７において上側-Ｓ１という）及び第２のアクチュエータの下側の象限（下側-Ｓ２）のうちの最小値と、第１のアクチュエータの下側の象限（下側-Ｓ１）及び第２のアクチュエータの上側の象限（上側-Ｓ２）のうちの最小値との差に比例する（７５５）。
【００４９】
ｙ軸に関する回転（ヨー）は、例えば式［５］に表したように、第１のアクチュエータの左側の象限（図７において左側-Ｓ１という）及び第２のアクチュエータの右側の象限（右側-Ｓ２）のうちの最小値と、第１のアクチュエータの右側の象限（右側-Ｓ１）及び第２のアクチュエータの左側の象限（左側-Ｓ２）のうちの最小値との差に比例する（７６０）。
【００５０】
いくつかの実施形態において、ｚ軸に関する回転力（ロール）について（７１５）、例えば式［６］に表したように、ｚ軸に関する回転を、第１のセンサ（Ｐ１）への力と第２のセンサ（Ｐ２）への力との差に比例するように決定する（７２０）。
【００５１】
いくつかの実施形態において、第１のキャップアクチュエータへの平均の力と第２のキャップアクチュエータへの平均の力とが双方とも一定の閾値を上回る場合（７２５）の、キャップアクチュエータのうち１つ又は双方への力の成分（横方向の力）について（７１５）、コントローラへの押し込み入力を示し、次いで、上記の入力を代替的なコマンドとして解釈してよい（７６５）。ここで、特定の使途又はアプリケーションのための代替的なコマンドは、例えば、開始コマンド、掴むコマンド、発砲コマンド、又は他の代替的なコマンドであってよい。
【００５２】
いくつかの実施形態において、システムがさらに提供できるであろうことは、コントローラへの押し込み入力によって代替的なコマンドを連動させることにより、ロール入力７６５を含む自由度のうちのいずれかの同時入力を防ぐということである。したがって、装置又はシステムは、ある代替的なコマンドのための押し込み入力を与えようとしている間に成された偶発的な入力を無視することが可能となる。
【００５３】
図８は、３Ｄコントロールを含むコンピューティング装置又はシステムの一実施形態を示す。コンピューティング装置又はシステム（本明細書において概してコンピューティングシステムという）はコンピュータを含み、例えば、ラップトップ若しくはネットブックコンピュータ若しくはデスクトップコンピュータ、サーバ、ゲームコンソール若しくは手持ち式のゲーム装置、ハンドヘルドコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、又は他のコンピューティング装置若しくはシステムを含む。この図において、本説明とは密接に関連しない一定の標準又は周知のコンポーネントは、示されていない。いくつかの実施形態において、コンピューティングシステム８００は、データを通信するためのインターコネクト若しくはクロスバー８０２又は他の通信手段を含む。コンピューティングシステム８００は、インターコネクト８０２に接続された１つ又は複数のプロセッサ８０４などの処理手段を含み、情報を処理してよい。プロセッサ８０４は、１つ又は複数の物理プロセッサと１つ又は複数の論理プロセッサとを含んでよい。インターコネクト８０２は、簡素化のために単一のインターコネクトとして示されているが、複数の異なるインターコネクト又はバスを表してよく、そうしたインターコネクトへのコンポーネント接続は変化してよい。図８に示すインターコネクト８０２は、１つ又は複数の別個の物理バス、二地点間接続、適切なブリッジ、アダプタ又はコントローラによって接続された双方などを表す、抽象的概念である。
【００５４】
いくつかの実施形態において、コンピューティングシステム８００は、さらに、メインメモリ８１２として、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他の動的なストレージデバイス若しくは要素を含み、１つ又は複数の入力デバイスからの入力に関する情報を含む、プロセッサ８０４によって実行されることになる情報及び命令を保存する。ＲＡＭメモリには、メモリ内容のリフレッシュを必要とするダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）と、内容のリフレッシュを必要としないがコストの増加を要するスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）とを含む。いくつかの実施形態において、メインメモリには、アプリケーションのアクティブストレージを含んでよく、アプリケーションには、コンピューティングシステムのユーザがネットワークのブラウジング動作において使用するブラウザアプリケーションを含んでよい。ＤＲＡＭメモリには、信号を制御するためのクロック信号を含むシンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）と、拡張データ出力ダイナミックランダムアクセスメモリ（extended  data-out  dynamic  random  access  memory；ＥＤＯ  ＤＲＡＭ）とを含んでよい。いくつかの実施形態において、システムのメモリは、特定のレジスタ又は他の特別目的のメモリを含んでよい。
【００５５】
コンピューティングシステム８００は、さらに、読取専用メモリ（ＲＯＭ）８１６又は他の静的なストレージデバイスを含んで、プロセッサ８０４のための静的な情報又は命令を保存してよい。コンピューティングシステム８００は、特定の要素の保存のために、フラッシュメモリなどの、１つ又は複数の不揮発性メモリ要素８１８を含んでよい。
【００５６】
さらに、１つ又は複数の送信部又は受信部８２０を、インターコネクト８０２に接続してよい。いくつかの実施形態において、コンピューティングシステム８００は、データの受信又は送信のために、１つ又は複数のポート８２２を含んでよい。コンピューティングシステム８００は、さらに、無線信号を介したデータの受信のために、１つ又は複数の全方向性又は指向性のアンテナ８２４を含んでよい。
【００５７】
いくつかの実施形態において、コンピューティングシステム８００は、１つ又は複数の入力デバイス８２４を含み、ここで、入力デバイスには、コンピューティングシステムに入力を与えるキーボード、マウス、タッチパッド、音声コマンド認識、ジェスチャ認識、又は他のデバイスのうち、１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態において、入力デバイス８２４には、１つ又は複数の３Ｄコントローラ８２５を含み、図１乃至６に示した、又は上述した、ケーシング８５０の表面を少なくとも部分的に越えて配置される第１のキャップアクチュエータ及び第２のキャップアクチュエータを含む仮想の球形を提供する、コントローラを含む。いくつかの実施形態において、コンピューティングシステムは、ラップトップコンピュータ又はタブレットコンピュータなどの単一のユニットであり、１つ又は複数の３Ｄコントローラのキャップアクチュエータは、ケーシング８５０の表面の部分的に中、又は上に設置され、システムのケーシング８５０のいずれかの側面上に延ばされる。１つ又は複数の３Ｄコントローラのキャップアクチュエータは、例えば、図５に示したラップトップコンピュータ５２０のコントローラについて例示した前面のキャップアクチュエータ５３０及び５４０並びに裏面のキャップアクチュエータ５３５及び５４５などである。いくつかの実施形態において、コンピューティングシステム８００は、例えば別個のコントローラユニットを含む、複数の別個のユニットを含み、キャップアクチュエータは、別個のコントローラユニットのケーシングの表面を少なくとも部分的に越えて延びる。
【００５８】
さらに、コンピューティングシステム８００を、インターコネクト８０２を介して出力ディスプレイ８２６に接続してよい。いくつかの実施形態において、ディスプレイ８２６には、ユーザに情報又は内容を表示する、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は任意の他のディスプレイ技術を含んでよい。いくつかの環境において、ディスプレイ８２６には、入力デバイスの少なくとも一部としても使用されるタッチスクリーンを含んでよい。いくつかの環境において、ディスプレイ８２６は、オーディオ情報を提供するスピーカなどのオーディオデバイスであってよく、あるいはそうしたオーディオデバイスを含んでよい。いくつかの実施形態において、１つ又は複数の３Ｄコントローラ８２５は、出力ディスプレイ８２６に隣接してよく、例えば、ディスプレイの第１の側面上に位置する第１のコントローラとディスプレイの対向する第２の側面に位置する第２のコントローラとを含んでよい。
【００５９】
コンピューティングシステム８００は、さらに、電源デバイス又はシステム８３０を含んでよく、電源デバイス又はシステム８３０には、電力を提供又は生成する電力供給装置、バッテリ、太陽電池、燃料電池又は他のシステム若しくはデバイスを含んでよい。電源デバイス又はシステム８３０が提供する電力を、コンピューティングシステム８００の要素の必要に応じて分配してよい。
【００６０】
上述において、説明の目的で、本発明への十分な理解を与えるために、多数の具体的な詳細を明示している。しかしながら、本発明をこれらの具体的な詳細のいくつかの範囲外で実施してよいことが、当業者にとって明らかであろう。他の例において、周知の構造及びデバイスをブロック図の形式で示している。図示したコンポーネントの間に、中間の構造が存在してよい。本明細書において説明又は例示したコンポーネントは、説明又は例示されていないさらなる入力又は出力を有してよい。
【００６１】
本発明の種々の実施形態には、種々の処理を含んでよい。これらの処理を、ハードウェアコンポーネントによって実行してよく、あるいはコンピュータプログラム命令又は機械実行可能命令において具体化してよい。コンピュータプログラム命令又は機械実行可能命令を、上記の命令を用いてプログラムされる汎用目的若しくは特別目的のプロセッサ又は論理回路に処理を実行させるために、使用してよい。あるいは、上記の処理を、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによって実行してよい。
【００６２】
本発明の種々の実施形態の一部分を、コンピュータプログラム製品として提供してよい。コンピュータプログラム製品には、コンピュータプログラム命令を記憶したコンピュータ読取可能媒体を含んでよく、コンピュータプログラム命令を使用して、１つ又は複数のプロセッサが実行するコンピュータ（又は他の電子デバイス）をプログラムし、本発明の実施形態に従う処理を実行してよい。コンピュータ読取可能媒体には、電子的な命令を保存するのに適したフロッピー（登録商標）・ディスケット、光ディスク、コンパクトディスク読取専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気若しくは光カード、フラッシュメモリ、又は他の種類のコンピュータ読取可能媒体を含んでよいが、これらに限定されない。さらに、本発明を、コンピュータプログラム製品としてダウンロードしてもよく、ここで、上記のプログラムを、リモートコンピュータから要求元コンピュータに転送してよい。
【００６３】
上記の方法の多くを、最も基本的な形式で記述しているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、上記の方法のうちいずれかにおいて処理を追加又は削除してよく、記載したメッセージのうちいずれかにおいて情報を加え、又は減じてよい。多くのさらなる変更及び適合が可能であることが、当業者にとって明らかになるであろう。具体的な実施形態は、本発明を限定するためではなく、本発明を例示するために与えられている。本発明の実施形態の範囲は、上記に与えられた特定の例によって決定されるものではなく、以降の請求項によってのみ決定される。
【００６４】
要素“Ａ”が、要素“Ｂ”に、又は要素“Ｂ”と接続されると記す場合、要素Ａは要素Ｂに直接的に接続されてよく、あるいは例えば要素Ｃを通じて間接的に接続されてよい。明細書又は請求項で、コンポーネント、特徴、構造、処理又は特性Ａがコンポーネント、特徴、構造、処理又は特性Ｂを「引き起こす」、と述べる場合、それは、“Ａ”が“Ｂ”の少なくとも部分的な原因であるが、“Ｂ”を引き起こす助けとなる少なくとも１つの他のコンポーネント、特徴、構造、処理又は特性が存在しうることを、意味する。明細書が、あるコンポーネント、特徴、構造、処理又は特性を含んで「よい」、含み「うる」、又は含む「場合がある」ことを示す場合、上記の特定のコンポーネント、特徴、構造、処理又は特性を含むことは必要ではない。明細書又は請求項が、ある（“a”，“an”）要素を指す場合、これは、上述の要素が１つだけ存在するということを意味するものではない。
【００６５】
一実施形態は、本発明の一実装又は一例である。明細書における「ある実施形態」「一実施形態」「いくつかの実施形態」又は「他の実施形態」という言葉は、上記の実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造又は特性が少なくともいくつかの実施形態の中に含まれるが、必ずしもすべての実施形態の中に含まれる必要はないことを、意味する。「ある実施形態」「一実施形態」又は「いくつかの実施形態」の個々の出現は、必ずしもすべて同一の実施形態を参照しているものではない。本発明の例示的な実施形態についての前述の説明において、本開示を効率化し、種々の発明の態様のうち１つ又は複数への理解に役立てる目的で、種々の特徴が時には単一の実施形態、図又は説明へと合わせてグループ化されることが、十分理解されるべきである。しかしながら、開示する本方法は、請求された発明が各請求項において明示的に列挙された数よりも多くの特徴を必要とするという意図を示すものと、解釈されるべきではない。むしろ、以降の請求項が示すように、発明の態様は、一つ一つの前述の開示された実施形態のすべての特徴には満たない状態にある。したがって、請求項は本願において本説明に明示的に包含され、各請求項はそれ自体を本発明の別個の実施形態として主張する。
【００６６】
いくつかの実施形態において、装置が、ケーシングと３Ｄコントローラとを含む。ケーシングは第１の表面及び第２の表面を含み、第１の表面は第２の表面と対向する。３Ｄコントローラは、第１のキャップアクチュエータであって、第１のキャップアクチュエータは第１の曲線的なコントロール表面を含み、第１の曲線的なコントロール表面の少なくとも一部がケーシングの第１の表面を越えて延びる、第１のキャップアクチュエータと、第２のキャップアクチュエータであって、第２のキャップアクチュエータは第２の曲線的なコントロール表面を含み、第２の曲線的なコントロール表面の少なくとも一部がケーシングの第２の表面を越えて延び、第１の曲線的なコントロール表面は第２の曲線的なコントロール表面に整合される、第２のキャップアクチュエータと、第１のアクチュエータへの力を検出する第１のセンサと、第２のアクチュエータへの力を検出する第２のセンサと、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータのうち１つ又は双方に関する回転力を検出する第３のセンサと、を含む。
【００６７】
いくつかの実施形態において、３Ｄコントローラは、さらに、第１のキャップアクチュエータ及び第２のキャップアクチュエータのうち１つ又は双方に関する回転力を検出する第３のセンサを含む。いくつかの実施形態において、第１のキャップアクチュエータ及び第２のキャップアクチュエータのうち少なくとも１つが、第３のセンサへの力を与える延長部（extension）を含む。いくつかの実施形態において、上記装置の３Ｄコントローラは、６つの自由度のための入力を提供する。いくつかの実施形態において、第１のセンサ及び第２のセンサは、６つの自由度のうち５つのための入力を提供し、６つの自由度のうち５つは、第１の自由度である第１の軸に関する移動と、第２の自由度である第２の軸に関する移動と、第３の自由度である第３の軸に関する移動と、第４の自由度である第１の軸に関する回転と、第５の自由度である第２の軸に関する回転と、である。いくつかの実施形態において、第３のセンサは第６の自由度のための入力を提供し、第６の自由度は第３の軸に関する回転である。
【００６８】
いくつかの実施形態において、第１の軸及び第２の軸は、ケーシングの第１の表面及び第２の表面に対して平行であり、第３の軸は、ケーシングの第１の表面及び第２の表面に対して垂直であり、第１のキャップアクチュエータ及び第２のキャップアクチュエータの中心を通過する。
【００６９】
いくつかの実施形態において、上記装置の第１のキャップアクチュエータへの力及び第２のキャップアクチュエータへの力が双方とも一定の閾値を上回ることが、第６の自由度に対する代替的なコマンドを生成する。
【００７０】
いくつかの実施形態において、上記装置の第１の曲線的なコントロール表面及び第２の曲線的なコントロール表面は、球形のキャップとして形成される。いくつかの実施形態において、第１の曲線的なコントロール表面及び第２の曲線的なコントロール表面は、仮想の球形の一部分を形成する。
【００７１】
いくつかの実施形態において、第１のセンサ及び第２のセンサは、力感知抵抗部であり、いくつかの実施形態において、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、第１のセンサ及び第２のセンサへの力を与える突起部を含む。いくつかの実施形態において、第１のキャップアクチュエータ及び第２のキャップアクチュエータのうち少なくとも１つが、第３のセンサへの力を与える延長部を含む。いくつかの実施形態において、第１のキャップアクチュエータは、ケーシングの部分的に中にあるか、又は第１の表面の上にあり、第２のキャップアクチュエータは、ケーシングの部分的に中にあるか、又は第２の表面の上にある。
【００７２】
いくつかの実施形態において、装置が、ケーシングと３次元（３Ｄ）コントローラとを含む。ケーシングは第１の表面及び第２の表面を含み、第１の表面は第２の表面と対向する。３Ｄコントローラは、第１の表面の部分的に中に、又は上にある第１のアクチュエータであって、第１のアクチュエータはユーザの手に対して利用しやすい位置に配置される、第１のアクチュエータと、第２の表面の部分的に中に、又は上にある第２のアクチュエータであって、第２のアクチュエータはユーザの手に対して利用しやすい位置に配置される、第２のアクチュエータと、第１のアクチュエータへの力を検出する第１のセンサと、第２のアクチュエータへの力を検出する第２のセンサと、を含む。いくつかの実施形態において、３Ｄコントローラは６つの自由度のための入力を提供し、６つの自由度とは、第１の自由度である第１の軸に関する移動と、第２の自由度である第２の軸に関する移動と、第３の自由度である第３の軸に関する移動と、第４の自由度である第１の軸に関する回転と、第５の自由度である第２の軸に関する回転と、第６の自由度である第３の軸に関する回転と、である。
【００７３】
いくつかの実施形態において、方法が、コントロール装置の第１のアクチュエータ及びコントロール装置の第２のアクチュエータのうち１つ又は複数への力を検出するステップであって、上記力を検出するステップは、第１のアクチュエータのための第１のセンサの複数のセクタのうち１つ又は複数への力と、第２のアクチュエータのための第２のセンサの複数のセクタのうち１つ又は複数への力と、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータのうち１つ又は双方に関する回転力とのうちの、１つ又は複数の検出を含む、検出するステップと、上記力を複数の入力のうちの１つとして解釈するステップと、を含む。
【００７４】
いくつかの実施形態において、上記方法のための複数の入力には、６つの自由度を含む。いくつかの実施形態において、６つの自由度とは、第１の自由度である第１の軸に関する移動と、第２の自由度である第２の軸に関する移動と、第３の自由度である第３の軸に関する移動と、第４の自由度である第１の軸に関する回転と、第５の自由度である第２の軸に関する回転と、第６の自由度である第３の軸に関する回転と、である。いくつかの実施形態において、第１のアクチュエータのセクタへの力と第２のアクチュエータのセクタへの力とは、第１、第２、第３、第４及び第５の自由度のための入力を提供し、いくつかの実施形態において、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータのうち１つ又は双方に関する回転力は、第６の自由度のための入力を提供する。
【００７５】
いくつかの実施形態において、上記方法のための複数の入力には、代替的な入力を含み、上記力を、第１のアクチュエータへの力及び第２のアクチュエータへの力が双方とも一定の閾値を上回る場合に、代替的な入力として解釈するステップをさらに含む。
【００７６】
いくつかの実施形態において、システムが、コマンドを解釈するプロセッサと、１つ又は複数の入力デバイスからのデータを含むデータを保持するダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）と、第１の表面及び第２の表面を含むケーシングと、３次元の（３Ｄ）コントローラと、を含む。３Ｄコントローラは、第１のキャップアクチュエータであって、第１のキャップアクチュエータは第１の曲線的なコントロール表面を含み、第１の曲線的なコントロール表面の少なくとも一部がケーシングの第１の表面を越えて延びる、第１のキャップアクチュエータと、第２のキャップアクチュエータであって、第２のキャップアクチュエータは第２の曲線的なコントロール表面を含み、第２の曲線的なコントロール表面の少なくとも一部がケーシングの第２の表面を越えて延び、第１の曲線的なコントロール表面は第２の曲線的なコントロール表面に整合される、第２のキャップアクチュエータと、第１のキャップアクチュエータへの力を検出する第１のセンサと、第２のキャップアクチュエータへの力を検出する第２のセンサと、を含む。
【００７７】
いくつかの実施形態において、上記システムの３Ｄコントローラは、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータのうち１つ又は双方に関する回転力を検出する第３のセンサをさらに含む。
【００７８】
いくつかの実施形態において、上記システムは、ラップトップコンピュータであり、ケーシングは、ディスプレイを保持するディスプレイ・ケーシングを含む。いくつかの実施形態において、上記システムは、第２の３Ｄコントローラをさらに含み、３Ｄコントローラはディスプレイ・ケーシングの第１の側面に設置され、第２の３Ｄコントローラはディスプレイ・ケーシングの対向する第２の側面に設置される。
【００７９】
いくつかの実施形態において、上記システムのケーシングの第１の表面は、上記システムを操作するユーザに面している表面であり、第２の表面は、上記システムを操作するユーザから見て外方に向いている表面である。
【００８０】
いくつかの実施形態において、上記システムの３Ｄコントローラは、６つの自由度のための入力を提供し、６つの自由度とは、第１の自由度である第１の軸に関する移動と、第２の自由度である第２の軸に関する移動と、第３の自由度である第３の軸に関する移動と、第４の自由度である第１の軸に関する回転と、第５の自由度である第２の軸に関する回転と、第６の自由度である第３の軸に関する回転と、である。
【００８１】
いくつかの実施形態において、コンピュータ読取可能記憶媒体がプロセッサによって実行されるとプロセッサに動作を行わせる一連の命令を表すデータを記憶し、上記動作は、コントロール装置の第１のアクチュエータ及びコントロール装置の第２のアクチュエータのうち１つ又は複数への力を検出する動作であり、上記力を検出する動作は、第１のアクチュエータのための第１のセンサの複数のセクタのうち１つ又は複数への力と、第２のアクチュエータのための第２のセンサの複数のセクタのうち１つ又は複数への力と、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータのうち１つ又は双方に関する回転力とのうちの、１つ又は複数の検出を含む、検出する動作と、上記力を複数の入力のうちの１つとして解釈する動作と、を含む。
【００８２】
いくつかの実施形態において、複数の入力には、６つの自由度を含む。いくつかの実施形態において、６つの自由度とは、第１の自由度である第１の軸に関する移動と、第２の自由度である第２の軸に関する移動と、第３の自由度である第３の軸に関する移動と、第４の自由度である第１の軸に関する回転と、第５の自由度である第２の軸に関する回転と、第６の自由度である第３の軸に関する回転と、である。
【００８３】
本出願は、米国特許仮出願番号第６１／５３２８２１号（申請日２０１１年９月９日、表題“Spherical  Control  Device”）に関連し、その優先を主張するものであり、本明細書においてそれを参照により援用する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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